[发明专利]一种基于光纤重叠光栅的可调谐光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器，特别是一种光纤激光器。

背景技术

有源光纤激光器由于具有高的能效比、输出光束质量好、体积小、重量轻、易于维护、寿命长、适于在恶劣条件下工作等优点，近年来取得了飞速发展。

同时，由于在波分复用光通信系统光纤传感和光纤设备检测中的巨大潜在应用，激光输出波长的可控行，即波长的可切换、可调谐技术越来越受到人们的广泛关注。

目前实现激光器可调谐的方式主要有两种：一是在激光谐振腔中加入F-P滤波器、声光滤波器等非光纤滤波器件；二是用可调谐光纤光栅提供光反馈形成谐振腔。第一种方式所采用的非光纤滤波器成本高，结构复杂、体积大，且与光纤系统耦合损耗大，使激光器的斜率效率变低，阈值增大；第二种方式光纤光栅可与其它光纤器件兼容成一体构成全光纤激光器，体积小，制造容易，成本低，稳定性好，但限于光纤光栅材料机械强度，调谐范围非常有限。因此，开发一种制作工艺简单、造价低、调谐范围灵活的可调谐光纤激光器具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供了一种基于光纤重叠光栅的可调谐光纤激光器。

本发明的技术方案如下：

本发明包括980nm泵浦光源、光纤波分复用器、第一光纤重叠光栅、光敏掺铒光纤、第二光纤重叠光栅、压电陶瓷、压电陶瓷驱动源，其中波长间隔不同的第一光纤重叠光栅和第二光纤重叠光栅分别写制在光敏掺铒光纤两端，第二光纤重叠光栅封装在压电陶瓷上，光敏掺铒光纤、第一光纤重叠光栅和封装在压电陶瓷上的第二光纤重叠光栅组成了激光器可调谐谐振腔，泵浦光源通过光纤波分复用器由第一光纤重叠光栅注入激光器谐振腔，驱动电源通过电源线与压电陶瓷连接。

所述的光敏掺铒光纤纤芯共掺有锗铒离子，光纤在1550nm附近波长处单模传输，光纤可以为普通光纤也可以为微结构光纤。

所述的第一光纤重叠光栅和第二光纤重叠光栅直接写制在光敏掺铒光纤上，光栅长度5-30mm，光栅反射率60％-100％，不同波长反射率保持均衡。

所述的第一光纤重叠光栅和第二光纤重叠光栅波长间隔不同，波长数目2-16个，第二光纤重叠光栅波长数目小于等于第一光纤重叠光栅波长。

本发明的实现激光调谐输出的步骤及原理如下：

保持第一光纤重叠光栅不动，通过压电陶瓷的驱动电源控制压电陶瓷的伸缩，改变第二光纤重叠光栅的波长，使其相应的波长与第一光纤重叠光栅的指定波长重合，由于两重叠光栅波长间隔不同，从而只有指定波长处的激光实现激射。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、使用与光纤系统兼容的光纤光栅器件做为滤波器，且在增益光纤上直接写制成腔，极大降低谐振腔内损耗，提升激光器效率；

2、光纤激光器的工作波长由重叠重光栅波长确定，可根据使用场合设定在增益光纤增益区间的任意波段，调谐范围灵活；

3、基于光纤重叠光栅的滤波器各波长反射率可定制，不同工作波长的激光可实现良好的功率均衡性；

4、调制控制方便、稳定性好、结构简单、批量生产制备成本低。

附图说明

图1为本发明的主视示意简图；

图2为本发明第一光纤重叠光栅光谱图；

图3为本发明第二光纤重叠光栅光谱图；

图4是本发明在压电陶瓷调谐下得到不同波长处的激光光谱图；

图中：1-980nm泵浦光源、2-光纤波分复用器、3-第一光纤重叠光栅、4-光敏掺铒光纤、5-第二光纤重叠光栅、6-压电陶瓷、7-压电陶瓷驱动源。

具体实施方式

在附图1所示的基于光纤重叠光栅的可调谐光纤激光器示意图中，波长间隔不同的第一光纤重叠光栅3和第二光纤重叠光栅5分别写制在光敏掺铒光纤4两端，第二光纤重叠光栅封装在压电陶瓷6上，光敏掺铒光纤、第一光纤重叠光栅和封装在压电陶瓷上的第二光纤重叠光栅组成了激光器可调谐谐振腔，980nm泵浦光源1通过光纤波分复用器2由第一光纤重叠光栅注入激光器可调谐谐振腔，压电陶瓷驱动源7通过电源线与压电陶瓷6连接，通过压电陶瓷的驱动电源控制压电陶瓷的伸缩，改变第二光纤重叠光栅的波长，使之与第一光纤重叠光栅的指定波长重合，由于两重叠光栅波长间隔不同，从而实现指定波长处的激光激射。

如附图2所示，第一光纤重叠光栅谐振峰数为8，最小谐振波长1554.55nm，各谐振峰波长间隔0.8nm，平均反射率为85％；如图3所示第二光纤重叠光栅谐振峰数为5，最小谐振波长1554.53nm，波长间隔1.3nm，平均反射率为95％；两重叠光栅之间增益光纤长为1m。

如图3所示，将第二光纤重叠光栅封装在压电陶瓷上，通过压电陶瓷的驱动电源加载适当电压，使第二光纤重叠光栅相应的波长与第一光纤重叠光栅的指定波长重合，实现波长间隔为0.8nm、调谐范围为5.6nm的8波长激光激射。